丙酮碘化反应速率方程实验报告

实验五 丙酮碘化反应的速率方程

一． 实验目的

1．

2． 3．

掌握用孤立法确定反应级数的方法；

测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数； 通过本实验加深对复杂反应特征的理解。

二． 实验原理

孤立法，即设计一系列溶液，其中只有某一种物质的浓度不同，而其他物质的浓度均相同，借此可以求得反应对该物质的级数。同样亦可得到各种作用物的级数，从而确立速率方程。

丙酮碘化是一个复杂反应，其反应式为

OCH3CCH3+I2H+CH3OCCH2I+H++I-

设丙酮碘化反应速率方程式为：

dCI2dtxyzkCCHCC （1） COCHHCLI332式中k为反应速率常数，指数x、y、z分别为丙酮，酸和碘的反应级数。将该式取对数后可

得：

dCI2 lgdtlgkxlgCCH3OCH3ylgCHCLzlgCI2 （2） 在上述三种物质中，固定其中两种物质的浓度，配置第三种物质浓度不同的一系列溶液，则反应速率只是该物质浓度的函数。以lg(-dC碘/dt)对该组分浓度的对数作图，所得直线即为该物质在此反应中的反应级数。同理，可得其他两个物质的反应级数。

碘在可见光区有很宽的吸收带，可用分光光度计测定反应过程中碘浓度随时间变化 的关系。按照比尔定律可得：

AlgTlgIabCI2 （3） I0式中A为吸光度，T为透光率，I和I0分别为某一特定波长的光线通过待测溶液和空白溶液

后的光强，a为吸光系数，b为样品池光径长度，以A对时间t作图，斜率为ab(-dC碘/dt).测得a和b，可算出反应速率。

若C丙酮≈CHCl﹥﹥C碘 ，发现A对t作图后得一直线。显然只有在(-dC碘/dt)不随时间

改变时才成立，意味着反应速率与碘的浓度无关，从而得知该反应对碘的级数为零。 当控制碘为变量时，反应过程中可认为丙酮和盐酸的浓度不变，又因为z为0，则由（2）积分可得：

C碘1C碘2kC丙C酸（t2t1）

xy

将（3）代入后可得：

k（A1A211 ）t2t1abC丙xC酸y三． 仪器与试剂

722分光光度计 1套 丙酮标准液 (2.mol·dm-3)

超级恒温槽 1套 HCl标准液 (1.9355mol·dm-3) 秒表 1块 I2标准液 (0.01 mol·dm-3) 容量瓶（25ml） 7个 刻度移液管（5 ml） 各3支

四． 实验步骤

1．打开分光光度计，将波长调至470nm处；

2．用蒸馏水作为参比溶液，反复将分光光度计调整0T、100T；

3．用分光光度计测量ab的数值以便于算出反应速率；即测0.001mol/l碘液的吸光度； 4．按表中各物质用量配置溶液，分别测其吸光度随时间的变化数值。 编号 V（HCl） V（丙酮） V（碘液） 1＃ 2.50 2.50 5.00 2＃ 2.50 2.50 2.50 3＃ 2.50 2.50 4.00 4＃ 2.50 1.65 2.50 5＃ 2.50 3.75 2.50 6＃ 1.65 2.50 2.50 7＃ 3.75 2.50 2.50 加入一半碘液时开始按下秒表计时，1＃、3＃大约每隔1min记一组数据，其他组每隔30s记一组数据。记第一组数据的时间尽量控制在1min之内。

五．实验数据记录及处理

1、 系列溶液的吸光度随时间t的变化：(测试波长为470nm) (T=21.5℃ P=1018.8hp) 编 号 1＃ 2＃ 3t/s A t/s A t/s 210 285 365 429 493 548 605 665 726 785 844 905 0.657 0.631 0.607 0.585 0.563 0.541 0.519 0.498 0.474 0.450 0.427 0.403 132 200 227 255 280 305 335 375 405 430 460 495 0.322 0.303 0.292 0.282 0.274 0.267 0.251 0.240 0.230 0.216 0.205 0.191 187 257 308 365 425 484 542 602 665 724 784 844

＃ 4＃ 5＃ 6＃ 7＃

A t/s A t/s A t/s A t/s A 0.519 0.497 0.481 0.457 0.435 0.411 0.385 0.360 0.332 0.307 0.280 0.253 145 178 212 241 271 300 330 358 392 420 451 481 0.344 0.337 0.330 0.323 0.316 0.308 0.301 0.292 0.283 0.275 0.265 0.257 185 215 245 275 305 335 365 395 426 458 487 515 0.296 0.283 0.269 0.256 0.239 0.227 0.210 0.194 0.175 0.157 0.140 0.124 122 152 181 210 238 274 305 334 361 392 423 452 0.347 0.340 0.336 0.330 0.322 0.313 0.305 0.298 0.291 0.283 0.273 0.267 147 178 209 242 273 301 327 358 387 415 446 479 0.302 0.288 0.271 0.253 0.236 0.221 0.206 0.186 0.169 0.150 0.131 0.110 2、 ab值的测定：

0.001mol.L-1碘溶液的吸光度A 平均值 (测试波长为470nm) ①0.363 ②0.364 ③0.364 注：ab=A/C碘=0.289/0.001=289

0.364 364 ab 六．数据处理

1．系列溶液的吸光度A随时间t的变化曲线：

0.70A0.651#r=-0.99919k=-3.67214E-40.600.550.500.450.402003004005006007008009001000t/s

0.340.322#k=-3.65497E-4r=-0.9981A0.300.280.260.240.220.200.18100150200250300350400450500t/s

r=0.998860.550.503#k=-4.10977E-40.450.40A0.350.300.25100200300400500600700800900t/s

0.364#r=-0.99814k=-2.62021E-40.34A0.320.300.280.26100150200250300350400450500t/s

0.300.280.260.24r=-0.99857k=-5.24175E-45#A0.220.200.180.160.140.12150200250300350400450500550t/s

0.36r=-0.99834k=-2.47037E-40.346#A0.320.300.280.26100150200250300350400450500t/s

r=-0.99901k=-5.82123E-40.307#0.25A0.200.150.10100150200250300350400450500t/s

编斜率/10-4 C碘/mol/l C酸/mol/l 号 1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃ 6＃ 7＃ -3.67214 -3.65497 -4.10977 -2.62021 -5.24175 -2.47037 -5.82123

0.002 0.001 0.0016 0.001 0.001 0.001 0.001 0.19355 0.19355 0.19355 0.19355 0.19355 0.127743 0.290325 C丙酮/mol/l 0.2 0.2 0.2 0.132 0.3 0.2 0.2 lgC碘 -2.698 -3 -2.796 -3 -3 lgC酸 lgC丙酮 lg(斜率/-ab) 速率常数/10-5 2.17955 2.16936 2.4393 2.20883 2.20918 2.26225 2.26301E-05 -0.7132 -0.69897 -5.99618 -0.7132 -0.69897 -5.99822 -0.7132 -0.69897 -5.94728 -0.7132 -0.87943 -6.14277 -0.7132 -0.52288 -5.84163 -0.8937 -0.69898 -6.16834 -0.5371 -0.69897 -5.79609 -3 -3 -5.80-5.85-5.90-5.95-6.00-6.05-6.10-6.15-0.90-0.85-0.80-0.75-0.70-0.65-0.60-0.55r=0.99955x=0.84441lg(斜率/-ab)-0.50lgC丙酮

-5.75-5.80-5.85-5.90r=0.99839y=1.04364lg(斜率/-ab)-5.95-6.00-6.05-6.10-6.15-6.20-0.90-0.85-0.80-0.75-0.70-0.65-0.60-0.55-0.50lgC酸-5.94r=0.23592z=0.4428-5.95-5.96lg(斜率/-ab)-5.97-5.98-5.99-6.00-3.00-2.95-2.90-2.85-2.80-2.75-2.70-2.65lgC碘

C碘编号 1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃ 6＃ 7＃ 斜率/10-4 /mol/l -3.67214 -3.65497 -4.10977 -2.62021 -5.24175 -2.47037 -5.82123 0.002 0.001 0.0016 0.001 0.001 0.001 0.001 C酸/mol/l 0.19355 0.19355 0.19355 0.19355 0.19355 C丙酮级数z /mol/l 0.2 0.2 0.2 0.132 0.3 1.04364 0.04428 0.84441 级数y 级数x 0.127743 0.2 0.290325 0.2 =1/7(k1+k2+k3+k4+k5+k6+k7)= 2.24735E-05

故可得丙酮碘化的速率方程为： -dC

碘/dt=2.24735×10-5C丙0。84441C酸1。04364C碘0。04428

七、结果分析

1、 经过作图后可知，在丙酮碘化反应中反应速率对丙酮、氢离子、碘的反应级数分别为

1、1、0。该反应的总级数为2.，是一个二级反应。

2、 误差分析： （1）在配液时，用洗瓶定容不是很准确，而且用移液管移液也会有误

差，最终导致浓度有误差。

（2）我们的第一个数据的时间都是两分多钟，没能在一分钟左右测得

第一个数据，没有记下能反映实验现象的最佳数据。

（3）在测量吸光度时，用用秒表计时，由于主观原因时间的记录也存

在误差，同时也存在仪器误差。

八、实验小结

本次实验操作比较简单，就是由于第一组数据的时间限制，如果人数不够的话可会手忙脚乱。同时组员之间要配合好，注意记录时间和吸光度。实验总体来说还算比较成功，速率常数的数量级为10-5 ，反应级数与理论值也比较相符。但确定对碘的反应级数的三组数据结合在一起作图误差较大，其相关系数仅有0.23592。不知是什么原因，看了其他同学的处理结果也有类似情况。这次的实验进一步巩固了对分光光度计操作步骤，再一次加深了对吸光度与浓度之间关系的理解，对动力学也有了初步的认识和理解，但主要是通过对实验数据的处理知道了Origin作图软件和Excel的使用方法，在以后的实验中可以利用计算机，使数据处理更简便，实验结果更准确。